JPH0131937Y2

JPH0131937Y2 -

Info

Publication number: JPH0131937Y2
Application number: JP15732979U
Authority: JP
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1989-10-02
Also published as: JPS5674325U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、電子式の重量測定装置に関するもの
であつて、比較的簡単な構成で、重量測定が容易
に行なえる新規な装置を提供するものである。

従来の電子式の重量測定装置のデイジタル信号
処理にあたつては、重量に関連した情報をアナロ
グ信号として検出し、このアナログ信号をＡ／Ｄ
変換器によりデイジタル信号に変換することが行
なわれている。この場合、分解能を向上させるた
めには、Ａ／Ｄ変換器の構成が複雑化することは
避けられず、コストも高くなる。このような欠点
を解決するために、たとえば振動弦を用いたもの
が実用化されている。これは、振動弦に加わる引
つ張り力に応じて変化する固有振動数を検出する
ものであつて、直接周波数信号が得られるので信
号処理が容易になる。しかし、このような振動弦
によれば、弦を振動可能にするための初期力が必
要であり、引つ張り力として加えなければならな
い。また、力による変位量が大きくなり、振動の
検出方法が限定される等、種々の制約を伴うこと
になる。

本考案は、このような欠点を解決したものであ
つて、以下、図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本考案の一実施例を示す構成説明図
であつて、１０はベース、２０，３０はレバー、
４０は連結体、５０は振動体、６０は受皿であ
る。

ベース１０は、ほぼコの字形に成形されてい
る。

レバー２０および３０は、それぞれ対称をなす
ように形成されたものであつて、ベース１０の開
口部端に対称になるように配置されている。すな
わち、第１のレバー２０はベース１０の一端１１
にフレクシヤFL₁を介して取り付けられ、第２の
レバー３０はベース１０の他端１２にフレクシヤ
FL₂を介して取り付けられている。

連結体４０は、第１のレバー２０と第２のレバ
ー３０との対向端を連結するようにフレクシヤを
介して取り付けられたものである。第２図は、こ
れらの連結状態を示す構成説明図であつて、ａは
要部拡大平面図、ｂはＡ−A′線に沿つた断面図、
ｃはＢ−B′線に沿つた断面図である。第２図に
おいて、第１のレバー２０の一端２１は中央部分
がコの字形に突出するように成形され、第２のレ
バー３０の一端３１は両側部分が第１のレバー２
０の一端２１の突出部よりも幅広のコの字形で突
出するように成形され、連結体４０はこれら第１
のレバー２０の一端２１の突出端面と第２のレバ
ー３０の一端の突出端面とを同一線上に対称的に
配置することにより形成される空間部に嵌合する
ように成形されている。すなわち、連結体４０の
一方の面４１には第１のレバー２０の一端２１の
突出部の嵌合する切溝部４１ａ，４１ｂが形成さ
れ、他方の面４２には第２のレバー３０の一端３
１の突出部に対向する段付部４２ａ，４２ｂが形
成されている。また、この連結体４０の主平面４
３には、振動体５０の一端を取り付けるための貫
通孔４３ａが設けられている。そして、これら第
１のレバー２０、第２のレバー３０および連結体
４０との対向部はそれぞれフレクシヤFL₃〜FL₆
を介して連結されている。これら第１のレバー２
０、第２のレバー３０および連結体４０により、
台秤機構が構成されることになる。

振動体５０は、加えられる力に応じて固有振動
数が変化するものであつて、本実施例では第３図
に示すように１個の角柱体から直交する中心軸に
付してそれぞれ対称形になるように音叉形の振動
子を２個つき合わせた形に削り出し、中心軸に対
して対称であり平行な２本の振動片５１，５２を
形成したものを用いる例について示している。こ
のような形状の振動体５０の長軸方向に軸力Ｓを
加えることにより、振動体５０の共振周波数は変
化する。この振動体５０の振動モードを駆動方向
の中心軸に対して対称に振動する対称モードとす
ることにより、振動片５１，５２の結合部におい
て発生する反力とモーメントは互いに逆方向で大
きさが等しくなつて打ち消し合うことになり、振
動エネルギーが外部に流出しない良好度の優れた
振動体として作用することになる。なお、第３図
において、EXは振動体５０を振動させるための
励振器、DTは振動を検出するための検出器であ
り、これらで発振回路を構成して用いる。このよ
うに構成された振動体５０の一端は連結体４０の
貫通孔４３ａに嵌入固着され、他端はベース１０
の主平面１３の貫通孔（図示せず）に取り付けら
れる。

受皿６０は、被測定物（図示せず）が載置され
るものであつて、第１のレバー２０および第２の
レバー３０の上部の自由端２２，３２間に支点
SP₁，SP₂を介して取り付けられている。

このように構成された装置の動作について説明
する。

第１図に示すように、各レバー２０，３０がそ
れぞれａ：ｂの比となるようにベース１０に取り
付けられるとともに受皿６０を支持しているもの
とする。このような状態で、被測定物の荷重Ｗが
加えられると、振動体５０には次式で表わされる
力Ｆが加わることになる。

Ｆ＝ｂ／ａＷ (1) したがつて、振動体５０の共振周波数を測定す
ることにより、被測定物の荷重を検知することが
できる。これら振動体５０の共振周波数ｆと荷重
Ｗとの関係は、第(2)式で表わすことができる。

Ｋ：定数 fo：Ｗ＝０のときの共振周波数ｆ：Ｗ≠０のときの共振周波数第４図は、第１図の装置における信号処理のた
めの回路構成の一例を示すブロツク図であつて、
発振回路部Ａと演算回路部Ｂの２つの部分で構成
されている。発振回路部Ａは、振動体５０を振動
させるための励振器EX、検出器DTを含む発振
回路OSC、振動体５０近傍の温度をアナログ電
圧として検出する測温回路TMP、測温回路TMP
の出力信号で発振回路OSCの出力信号をパルス
幅変調する変調回路PWM等で構成されている。
演算回路部Ｂは、計数回路CTR、演算回路CAL、
表示器DSP等で構成されている。このように構
成することにより、発振回路部Ａからは、第５図
に示すようなパルス幅変調信号が送出される。第
５図において、時間T₁，T₂は、それぞれ次のよ
うに表わされる。

T₁＝ｆ（Ｗ） (2) T₂／T₁＝Ｋ・Ｔ (3) Ｋ：定数Ｔ：温度すなわち、出力信号の周期T₁を測定すること
により被測定物の重量Ｗを求めることができ、
T₂／T₁を測定することにより、温度Ｔを求める
ことができる。これにより、必要に応じて測定結
果に温度補償を施すことができる。また、このよ
うにパルス幅変調信号を出力信号とすることは、
マイクロプロセツサ等を用いて種々の処理を行な
うのに極めて有利である。

なお、本考案に係る装置において、過大荷重保
護を図るためには、たとえば第６図ａに示すよう
にレバー２０，３０と受皿６０との間に振動体５
０の有効変位長に対応した間隙ｇを形成するスト
ツパSTを設ければよい。また、第６図ｂに示す
ようにレバー２０あるいは３０の少なくともいず
れか一方の下部に振動体５０の有効変位長に対応
した間隙ｇを形成するストツパSTを設けてもよ
い。この場合、ストツパに対向するレバーを延長
することにより、間隙を広くとることができ、工
作を容易にすることができる。さらに、第６図ｃ
に示すように、スプリシグSGを介して振動子５
０の端部をベース１０に取り付ける機構を併用す
ることにより、これらの間隙をより広くすること
ができる。この場合、スプリングSGとしては、
最大測定荷重が加わつた場合に設定間隙長変位す
るようなばね定数を有するものを用いればよい。
また、このような振動体の支持機構として、磁気
的な支持手段を用いてもよい。

従来、この種の台秤形の重量測定装置として
は、スプリングによつて変位量を検出するもの
や、ストレンゲージにより変位量を検出するもの
が多く用いられている。しかし、前者の構成によ
れば、重量物を測定する場合、変位が大きいため
に台秤機構の支点が水平方向に変位して誤差を生
じるおそれがある。また、後者の構成によれば、
変位量が小さくてすむためにスプリングの場合の
ような欠点は生じないものの、検出感度が低く、
増幅器として高性能のものを用いなければならな
い。さらに、両者はいずれもアナログ信号を出力
信号とするものであつて、信号のデイジタル処理
にあたつてはデイジタル信号に変換する手段を必
要とする。

本考案装置によれば、このような従来の欠点も
解決することができる。

なお、上記実施例では、フレクシヤとして平板
状のものを用いる例について説明したが、十字形
状のフレクシヤを用いることもできる。これによ
り、横方向の振動に対する安定性を高めることが
できる。

以上説明したように、本考案によれば、比較的
簡単な構成で、デイジタル信号処理が容易に行な
え、かつ安定度の優れた台秤構造の重量測定装置
が実現でき、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成説明図、
第２図は第１図における要部の連結状態を示す構
成説明図、第３図は本考案で用いる振動体の一例
を示す構成説明図、第４図は第１図の装置におけ
る信号処理のための回路構成の一例を示すブロツ
ク図、第５図は第４図の動作を説明するための波
形図、第６図は過大荷重保護機構の具体例を示す
構成説明図である。１０……ベース、２０，３０……レバー、４０
……連結体、５０……振動体、６０……受皿、
FL……フレクシヤ、SP……支点、ST……スト
ツパ、SG……スプリング。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ほぼコの字形に成形されたベースと、ベースの
開口部の一端にフレクシヤを介して取り付けられ
た第１のレバーと、ベースの開口部の他端にフレ
クシヤを介して取り付けられた第２のレバーと、
これら第１のレバーと第２のレバーとの対向端を
連結するようにフレクシヤを介して取り付けられ
た連結体と、一端が連結体に取り付けられるとと
もに他端がベースの主平面に取り付けられ加えら
れる力に応じて固有振動数が変化する振動体と、
第１のレバーおよび第２のレバーの上部の自由端
間に支点を介して取り付けられ被測定物が載置さ
れる受皿とを含む重量測定装置。